(57)【要約】【課題】各種電気機器等に使用される金属化フィルムコンデンサに関し、ヒューズ動作性と寿命特性がばらつくという課題を解決し、優れた性能の金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。【解決手段】誘電体フィルム１の片面に金属蒸着電極２を形成した片面金属化フィルムを２枚を一対とし、一対の金属蒸着電極２、４が誘電体フィルム１を介して対向するように巻回し、両端面から夫々電極５を取り出すようにした金属化フィルムコンデンサにおいて、上記一対の片面金属化フィルムの対向する誘電体フィルム１、３の夫々の表面粗さＲａの和を０．３μｍ以下とした構成により、対向する誘電体フィルムの夫々の表面粗さの和を決めることによって誘電体フィルム間のエアーギャップの上限値が決まるため、コロナ放電を抑制して寿命特性の劣化を防止することができる。【選択図】図１
2007073574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した片面金属化フィルムを２枚を一対とし、一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように積層または巻回し、両端面から夫々電極を取り出すようにした金属化フィルムコンデンサにおいて、上記一対の片面金属化フィルムの対向する誘電体フィルムの夫々の表面粗さＲａの和を０．３μｍ以下とした金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
樹脂製の誘電体フィルムの両面に金属蒸着電極を形成した両面金属化フィルムと誘電体フィルムの２枚を一対として積層または巻回し、両端面から夫々電極を取り出すようにした金属化フィルムコンデンサにおいて、上記両面金属化フィルムと対向する誘電体フィルムの夫々の誘電体フィルムの表面粗さＲａの和を０．３μｍ以下とした金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
一対の金属蒸着電極の少なくとも一方に、金属蒸着電極の一部に誘電体フィルムの露出部分となる非金属蒸着部を設けたスリットにより分割電極を形成すると共に、この分割電極をヒューズにより並列接続し、このヒューズを設けた側の金属蒸着電極と対向する誘電体フィルムの夫々の誘電体フィルムの表面粗さＲａの和を０．０６μｍ以上とした請求項１または２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
一対の金属蒸着電極の少なくとも一方に、金属蒸着電極の一部に誘電体フィルムの露出部分となる非金属蒸着部を設けたスリットにより分割電極を形成すると共に、この分割電極をヒューズにより並列接続し、このヒューズを設けた側の金属蒸着電極と対向する誘電体フィルムにコロナ放電処理をした請求項１または２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は力率改善用の電力用、電気機器用、各種電源回路用、通信機器等に使用される金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成したコンデンサ（以下、金属化フィルムコンデンサという）は従来から広く用いられている。このような金属化フィルムコンデンサの誘電体フィルムの材料としては、主にポリプロピレン（ＰＰ）フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが使用され、この誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極が形成されている。そして、片面金属蒸着電極の場合には２枚を一対とし、また両面金属蒸着電極の場合には非金属蒸着の誘電体フィルムと組み合わせて２枚で一対とし、これらを積層、または巻回してコンデンサを構成するのが一般的であった。
【０００３】
図４はこの種の従来の片面金属蒸着電極による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図４において、２０は樹脂製の第１の誘電体フィルム、２１はこの第１の誘電体フィルム２０の表面に形成された金属蒸着電極、２２は樹脂製の第２の誘電体フィルム、２３はこの第２の誘電体フィルム２２の表面に形成された金属蒸着電極であり、この２枚の金属化フィルムを一対として積層、または巻回し、両端に取り出し電極となるメタリコン２４を金属溶射により形成して構成されたものである。
【０００４】
図５はこの種の従来の両面金属蒸着電極による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図５において、２５は樹脂製の誘電体フィルム、２６と２７はこの誘電体フィルム２５の表裏面に夫々形成された金属蒸着電極、２８は非金属蒸着の誘電体フィルムであり、この金属化フィルムと誘電体フィルムを２枚で一対として積層、または巻回し、両端に取り出し電極となるメタリコン２９を金属溶射により形成して構成されたものである。
【０００５】
また、図６は上記誘電体フィルム上に形成された金属蒸着電極を示した要部平面図であり、図６において、３０は金属蒸着電極の一部に誘電体フィルムの露出部分となる非金属蒸着部を設けることにより形成されたスリット、３１はこのスリット３０により形成された分割電極、３２はこれらの分割電極３１を並列接続したヒューズであり、このヒューズ３２は誘電体フィルムが何らかの異常で絶縁破壊した際に過電流による熱で溶断され、分割電極３１全体がコンデンサから切り離されるように構成されているものである。
【０００６】
図７（ａ）、（ｂ）は金属化フィルムコンデンサの要部断面図であり、図７において、３３と３４は誘電体フィルムの表面粗さが粗い粗面部、３５と３６は同表面粗さが細かい平滑面部を示し、上記ヒューズ３２により溶断された蒸着金属が金属ガスとなってこのような誘電体フィルム間の隙間（粗面部３３、３４または平滑面部３５、３６）から外部へ放出されるようになるものである。
【０００７】
なお、上記表面粗さは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、これを平均した値で表し、単位としてＲａを用いて示すようにしたものである。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２８８８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、金属化フィルムを構成する誘電体フィルムの表面粗さにバラツキがあり、このバラツキを考慮せずにランダムで一対に組み合わせて使用しているため、表面粗さが異なる誘電体フィルムどうしを一対で組み合わせることによりコンデンサ特性に悪影響を与える要因になっている場合があった。
【００１０】
すなわち、誘電体フィルムの表面粗さが平滑面部３５、３６どうしの場合には、ヒューズ３２の動作時の金属ガスの放出経路が閉ざされてしまうためにコンデンサの破壊を引き起こす恐れがあり、また逆に粗面部３３、３４どうしの場合には、エアーギャップが大きくなるためにコロナ放電が発生し易くなり、これにより寿命特性の劣化を起こし易いという問題があった。なお、エアーギャップが大きくなる原因としては、誘電体フィルム表面の密着度が低いということも原因の一つに挙げられるものである。
【００１１】
また、このような寿命劣化の詳細なメカニズムとしては、コロナ放電による電界集中で金属蒸着電極の金属が酸化され、この酸化物が高絶縁物であればストレス集中が続くために反応が課電時間に比例して進行し、その結果、コンデンサ容量が大きく減少してしまうというものである。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決し、ヒューズ動作性と寿命特性に優れた金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、樹脂製の誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した片面金属化フィルムを２枚を一対とし、一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように積層または巻回し、両端面から夫々電極を取り出すようにした金属化フィルムコンデンサにおいて、上記一対の片面金属化フィルムの対向する誘電体フィルムの夫々の表面粗さＲａの和を０．３μｍ以下とした構成のものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、対向する誘電体フィルムの夫々の表面粗さの和を決めることによって誘電体フィルム間のエアーギャップの上限値が決まるため、コロナ放電を抑制して寿命特性の劣化を防止することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図１において、１は樹脂製の第１の誘電体フィルム、２はこの第１の誘電体フィルム１の表面に形成された金属蒸着電極、３は樹脂製の第２の誘電体フィルム、４はこの第２の誘電体フィルム３の表面に形成された金属蒸着電極、５はこの２枚の金属化フィルムを一対として積層、または巻回し、両端に金属溶射により形成された取り出し電極となるメタリコンである。
【００１７】
次に、具体的な実施の形態について説明すると、まず厚さ６μｍのポリプロピレンフィルムの片面に亜鉛とアルミニウムの合金を真空蒸着機を用いて蒸着して金属回フィルムを作製した。続いて、この金属化フィルムを２枚を一対として巻回することにより、定格４２０Ｖ、１０μＦの巻回形の片面金属化フィルムコンデンサを作製した。なお、上記第１のポリプロピレンフィルムの金属蒸着面には転写パターンを用い、背景技術の項で図６を用いて説明したようなスリットによる分割電極とヒューズを形成した。
【００１８】
このようにして得られた本実施の形態による片面金属化フィルムコンデンサの表面粗さＲａとＪＩＳ−Ｃ４９０８に準拠して行った連続耐用性試験（７０℃−５２５Ｖ）の２００ｈ後の容量減少率を比較例としての従来例と比較して（表１）に示す。なお、各実施例毎に水準、バラツキが比較できるように、各１０個ずつの試料で試験を行った。
【００１９】
【表１】
2007073574.tif 000003
【００２０】
（表１）から明らかなように、本実施の形態による実施例１、２は対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和を０．３μｍ以下にしたことにより、誘電体フィルム間のエアーギャップを制限し、コロナ放電の発生を軽減することができるために、従来例１、２と比較して容量減少率のバラツキを小さくすることができることが分かる。
【００２１】
また、従来例１は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの組み合わせがランダムなため、対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．３μｍを超えている組み合わせが一定の割合で発生しており、このためにこのような試料についてはコロナ放電が発生し、容量減少率が大きくなっていることが分かる。
【００２２】
また、従来例２は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．３μｍを超えているためにエアーギャップが大きくなり、このためにコロナ放電が発生して容量減少率が大きくなり、ＪＩＳ規格の２００時間−７％を満足できないものであった。
【００２３】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態２による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図２において、６は樹脂製の第１の誘電体フィルム、７と８はこの第１の誘電体フィルム６の表面に夫々形成された金属蒸着電極、９は樹脂製の第２の誘電体フィルム、１０はこれらを一対として積層、または巻回し、両端に金属溶射により形成された取り出し電極となるメタリコンである。
【００２５】
次に、具体的な実施の形態について説明すると、まず厚さ６μｍのポリプロピレンフィルムの表裏面に亜鉛とアルミニウムの合金を真空蒸着機を用いて蒸着して金属化フィルムを作製した。続いて、この金属化フィルムと非金属蒸着のポリプロピレンフィルムとの２枚を一対として積層することにより、定格４００Ｖ、５μＦの積層形の両面金属化フィルムコンデンサを作製した。なお、上記第１のポリプロピレンフィルムの金属蒸着面には転写パターンを用い、背景技術の項で図６を用いて説明したようなスリットによる分割電極とヒューズを形成した。
【００２６】
このようにして得られた本実施の形態による両面金属化フィルムコンデンサの表面粗さＲａとＪＩＳ−Ｃ４９０８に準拠して行った連続耐用性試験（７０℃−５００Ｖ）の２００ｈ後の容量減少率を比較例としての従来例と比較して（表２）に示す。なお、各実施例毎に水準、バラツキが比較できるように、各１０個ずつの試料で試験を行った。
【００２７】
【表２】
2007073574.tif 000004
【００２８】
（表２）から明らかなように、本実施の形態による実施例３、４は対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和を０．３μｍ以下にしたことにより、誘電体フィルム間のエアーギャップを制限し、コロナ放電の発生を軽減することができるために、従来例３と比較して容量減少率のバラツキを小さくすることができることが分かる。
【００２９】
また、従来例３は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの組み合わせがランダムなため、対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．３μｍを超えている組み合わせが一定の割合で発生しており、このためにこのような試料についてはコロナ放電が発生し、容量減少率が大きくなっていることが分かる。
【００３０】
また、従来例４は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．３μｍを超えているためにエアーギャップが大きくなり、このためにコロナ放電が発生して容量減少率が大きくなり、ＪＩＳ規格の２００時間−７％を満足できないものであった。
【００３１】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。
【００３２】
本実施の形態は、上記実施の形態２による金属化フィルムコンデンサの第１のポリプロピレンフィルムのヒューズを設けた側の金属蒸着電極と対向する第２のポリプロピレンフィルムの夫々のポリプロピレンフィルムの表面粗さＲａの和を０．０６μｍ以上としたものであり、これ以外の構成は実施の形態２と同様であるために詳細な説明は省略する。
【００３３】
次に、具体的な実施の形態について説明すると、まず厚さ６μｍのポリプロピレンフィルムの表裏面に亜鉛とアルミニウムの合金を真空蒸着機を用いて蒸着して金属化フィルムを作製した。続いて、この金属化フィルムと非金属蒸着のポリプロピレンフィルムとの２枚を一対として積層することにより、定格４００Ｖ、５μＦの積層形の両面金属化フィルムコンデンサを作製した。なお、上記第１のポリプロピレンフィルムの金属蒸着面には転写パターンを用い、背景技術の項で図６を用いて説明したようなスリットによる分割電極とヒューズを形成した。
【００３４】
このようにして得られた本実施の形態による両面金属化フィルムコンデンサの表面粗さＲａとＪＩＳ−Ｃ４９０８に準拠して行った連続耐用性試験（７０℃−５００Ｖ）の２００ｈ後の容量減少率を比較例としての従来例と比較して（表３）に示す。なお、各実施例毎に水準、バラツキが比較できるように、各１０個ずつの試料で試験を行った。
【００３５】
【表３】
2007073574.tif 000005
【００３６】
（表３）から明らかなように、本実施の形態による実施例５はヒューズを設けた側の対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和を０．０６μｍ以上にしたことにより、ヒューズ部分の溶融時に発生するガスの逃げ道が確保され、内圧の上昇を防ぐことができるために、従来例５の１０個中２個が破壊に至るのと比較して、全ての試料において良好な結果が得られることが分かる。
【００３７】
また、従来例５は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの組み合わせがランダムなため、対向するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．０６μｍ以下となる組み合わせが一定の割合で発生しており、このためにこのような試料についてはヒューズの動作性が悪くなり、破壊に至るものが発生していることが分かる。
【００３８】
また、従来例６は使用するポリプロピレンフィルムの表面粗さの和が０．０６μｍ以下のために内圧の上昇を抑えることができず、このために１０個中８個が破壊に至るというものであった。
【００３９】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００４０】
図３は本発明の実施の形態４による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図３において、６は樹脂製の第１の誘電体フィルム、７と８はこの第１の誘電体フィルム６の表裏面に形成された金属蒸着電極、１１は樹脂製の第２の誘電体フィルム、１２と１３はこの第２の誘電体フィルム１１の表裏面に夫々施されたコロナ放電処理層、１４はこれらを一対として積層、または巻回し、両端に金属溶射により形成された取り出し電極となるメタリコンである。
【００４１】
次に、具体的な実施の形態について説明すると、まず厚さ６μｍのポリプロピレンフィルムの表裏面に亜鉛とアルミニウムの合金を真空蒸着機を用いて蒸着して金属化フィルムを作製した。続いて、この金属化フィルムと表裏面にコロナ放電処理を施した非金属蒸着のポリプロピレンフィルムとの２枚を一対として積層することにより、定格４００Ｖ、５μＦの積層形の両面金属化フィルムコンデンサを作製した。なお、上記第１のポリプロピレンフィルムの金属蒸着面には転写パターンを用い、背景技術の項で図６を用いて説明したようなスリットによる分割電極とヒューズを形成した。
【００４２】
このようにして得られた本実施の形態による両面金属化フィルムコンデンサの表面粗さＲａとＪＩＳ−Ｃ４９０８に準拠して行った連続耐用性試験（７０℃−５００Ｖ）の２００ｈ後の容量減少率を比較例としての従来例と比較して（表４）に示す。なお、各実施例毎に水準、バラツキが比較できるように、各１０個ずつの試料で試験を行った。
【００４３】
【表４】
2007073574.tif 000006
【００４４】
（表４）から明らかなように、本実施の形態による実施例６は第２のポリプロピレンフィルムの表裏面にコロナ放電処理を施したことにより、誘電体フィルムどうしの密着度が増してコロナ放電の発生をさらに軽減することができるために、従来例７（上記実施の形態２による実施例４を従来例とした）と比較して容量減少率のバラツキをより小さくすることができることが分かる。
【００４５】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、対向する誘電体フィルムの表面粗さの和を規定することにより、ヒューズの動作性を向上させて寿命特性のバラツキの低減と向上を図り、またコロナ放電処理を施すことにより寿命特性の向上を図ることができるようになるという格別の効果を奏するものである。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルムを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂フィルムであっても良い。
【００４７】
また、誘電体フィルム上に形成する金属蒸着電極の材料や、さらには巻回形や積層形の構成についても同様に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明による金属化フィルムコンデンサは、保安性と耐圧、寿命特性を同時に向上させることができるという効果を有し、携帯機器に代表される小型電子部品用途から、車の駆動用モータ制御や高圧進相等の大型産業用途に至るまで幅広い分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図２】本発明の実施の形態２による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図３】本発明の実施の形態４による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図４】従来の片面金属蒸着電極による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図５】従来の両面金属蒸着電極による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図６】同誘電体フィルム上に形成された金属蒸着電極を示した要部平面図
【図７】（ａ）、（ｂ）同金属化フィルムコンデンサの要部断面図
【符号の説明】
【００５０】
１、６  第１の誘電体フィルム
２、４、７、８  金属蒸着電極
３、９、１１  第２の誘電体フィルム
５、１０、１４  メタリコン
１２、１３  コロナ放電処理層
【図１】
2007073574.tif 000007
【図２】
2007073574.tif 000008
【図３】
2007073574.tif 000009
【図４】
2007073574.tif 000010
【図５】
2007073574.tif 000011
【図６】
2007073574.tif 000012
【図７】
2007073574.tif 000013